Способ получения серы из сероводородсодержащего газа

 

Изобретение относится к каталитическим способам получения серы из сероводородсодержащего газа и позволяет упростить процесс. Способ согласно изобретению заключается в том, что Н 2,8-содержащий газ окисляют кислородом воздуха при температуре до до получения газовой смеси с соотношением Н в присутст1 2. ВИИ катализатора, нанесенного на нещелочной огнеупорный окисел в количестве 3-12% и представляющего собой соединение металла, выбранного из группы, содержащей железо, медь, цинк, кадмий, хром, молибден, вольфрам , кобальт, никель, висмут, или смесь соединения одного из указанных металлов с палладием, платиной, иридием и родием, взятыми в количестве 0,02-0,09 мас.%. В качестве соединения металла используют оксиды, сульфаты , нитраты,фосфаты, ацетаты. Время контакта газовой реакционной среды с катализатором составляет 0,5- 10 с. Предлагаемый катализатор позволяет работать при температуре до 700°С без значительного снижения его активности. 2 табл. i СО 1C QD to СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н flATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3478231/23-26 (22) 18.08.82 (31) 8115900 (32) 19.08.81 (33) FR (46) 15. 02.87. Бюл. У 6 (71) Сосьете Насьональ ЕЛФ

Акитэн (Продюкс ьон) (FR) (72) Робер Вуатрен (FR) (53) 661.217(088.8) (56) Патент ФРГ Ô 3015800, кл. С 01 В 17/04, 1980. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ ИЗ СЕРОВОДОРОДСОДЕРжАЩЕГО ГАЗА (57) Изобретение относится к каталитическим способам получения серы иэ сероводородсодержащего газа и позволяет упростить процесс. Способ согласно изобретению заключается в том, что Н S-содержащий газ окисляют кисЪ лородом воздуха при температуре до

„SU ÄÄ 1291025 А 3

Ш4 С 01 В 17/04

700 С до получения газовой смеси с соотношением Н S:$0 =2: 1 в присутст2 вии катализатора, нанесенного на нещелочной огнеупорный окисел в количестве 3-12Х и представляющего собой соединение металла, выбранного из группы, содержащей железо, медь, цинк, кадмий, хром, молибден, вольфрам, кобальт, никель, висмут, или смесь соединения одного из указанных металлов с палладием, платиной, иридием и родием, взятыми в количестве

0,02-0,09 мас.X. В качестве соединения металла используют оксиды, сульфаты, нитраты,фосфаты, ацетаты. Время контакта газовой реакционной среды с катализатором составляет 0 510 с. Предлагаемый катализатор позволяет работать при температуре до

700 С беэ значительного снижения его активности. 2 табл.

1291025

Изобретение относится к каталитическим способам производства серы из кислого газа, содержащего сероводород до 20 об.7.

Целью изобретения является упрощение процесса окисления сероводорода за счет обеспечения возможности проведения его до 700 С.

Способ согласно изобретению заключается в том, что сероводородсодержащий газ окисляют кислородом воздуха при температуре до 700 С до получения газовой смеси с соотношением

Н S: SO равным 2: 1, в присутствии катализатора, нанесенного на нещелочной огнеупорный окисел в количестве 3 — 127 и представляющего собой соединение металла, выбранного из группы, содержащей железо, медь, цинк, кадмий, хром, молибден, вольФрам, кобальт, никель, висмут или смесь соединения одного из указанных металлов с палладием, платиной, иридием и родием, взятыми в количестве

0,02-0,09 мас./. Полученную реакционную смесь далее охлаждают с выделением элементарной серы, а оставшуюся газовую смесь перерабатывают по методу Клауса, Носитель катализатора, имеющий удельную поверхность не менее 5 м /г, в частности 120-800 м."/r, выбирают из группы, содержащей диоксид кремния, оксиды титана, циркония, морденит, цеолит фожазит, фельерит, глинозем.

В качестве соединения металла используют оксиды, соли минеральных или органических кислот, например сульфаты, нитраты, фосфаты, ацетаты.

Время контакта газовой реакционной среды с катализатором составляет 0,510 с.

При содержании сероводорода в газовой смеси после окисления меньше

2 об. 7.

Процесс Клауса осуществляют при температуре ниже точки росы серы (в пределах 80 — 160 С), и сера,.полученная в ходе реакции Н S с SO<, осаждается на катализаторе. При этом катализатор периодически регенерируют продувкой бескислородным газом с температурой 200-400 С.

Если же содержание Н Б в газовой смеси выше 2 об.7, то процесс Клауса проводят при температуре выше точки росы серы, в пределах 200-450 С.

Пример 1. Способ осуществляют на пилотной установке, содержащей следующие элементы: реактор окисления с неподвижным слоем, содержащий

5 600 кг предлагаемого катализатора окисления, причем этот реактор оборудован трубопроводом подачи смеси кислого газа и воздуха и трубопроводом вывода эфлюента окисления; косвенный

1О теплообменник газ/газ, один из контуров теплообмена смонтирован последовательно на трубопроводе подачи смеси кислого газа и воздуха, другой контур — последовательно с трубопро15 водом вывода эфлюента окисления; реактор восстановления с неподвижным слоем, содержащий 1200 кг противоокислительного катализатора в форме шариков диаметром 4 — 5 мм, состоящих

?О из активированного глинозема, пропитанного сульфатом железа (4 вес.7. железа от веса прокаленного катализатора); вход реактора соединен с трубопроводом выхода эфлюента окисления через соответствующий контур теплообменника; систему каталитических конверторов, содержащую два каталитических конвертора и конденсатор

30 серы охлаждаемый парами воды nput и чем каждый из конверторов содержит

1800 кг одного катализатора КЛАУС, состоящего из активированного глинозема в форме шариков диаметром 4—

6 мм, конверторы и конденсатор серы установлены таким образом, что выход реактора восстановления сообщается поочередно с входом одного или другого конвертора, а последние соединены последовательно через конденсатор серы; печь, вход которой соединен с выходом группы каталитического преобразования.

В качестве катализатора окисления используют катализатор, полученный пропиткой шариков диаметром 4

6 мм, из двуокиси кремния с удельной поверхностью 240 м /г сульфатом железа, причем этот катализатор содержит

5 вес.7 железа по отношению к весу обожженного катализаторч,, Обрабатываемый кислый газ является продуктом газификации угля и имеет следующий состав, об.7: Н S 1,5;

СО 91,5; Н 0 7.

К кислому газу, поступающему с расходом 1000 м /ч (стандартное условие), добавляют воздух с расходом

35.7 м /ч и полученную газовую смесь

25 4 венного соединения серы, выбрасывают в атмосферу через дымоходную трубу.

Остаточные газы, выходящие из группы каталитических конверторов, содержат не более 936 об.ч. на млн. общего количества серы, а именно

Н S, $0, пузырчатой или парообраэной серы, что соответствует общему преобразованию сероводорода в серу

93,5Х.

Примеры осуществления способа представлены в табл. 1.

Пример 2. На установке, аналогичной той, которая использована в примере 1, проводят ряд испытаний по обработке кислотного газа следуюН 0 6.

В качестве катализатора окисления используют 600 кг катализатора, различного з каждом испытании, которыи приготовляют путем пропитки шариков кремнезема диаметром 4 — 6 мм (удельная поверхность 130 м /г) водным раствором одного или нескольких соединений металлов, выбираемых из группы Ре, Cu, Zn, Cd, Cr, Mo, W, Со, Ni, Bi, Pt, Ir и Rh, с последующей сушкой пропитанных шариков при 110 С и прокаливанием при 460 С.

Характеристики противоокислительного катализатора, находящегося в реакторе восстановления, и катализатора КIAYC, присутствующего в каждом конверторе батареи каталитической конверсии, а также количества этих катализаторов соответствуют описанным в примере 1.

К кислому газу, поступающему с рас1ходом 1000 м /ч (стандартные условия) добавляют 350 м /ч воздуха и полученную газообразую смесь предварительно подогревают до 200 С, пропуская через теплообменник, затем в реактор окисления. Время контактирования газовой смеси с катализатором окисления 2 с (стандартные условия), температура в слое катализатора 700 С при каждом испытании.

Эфлюент из реактора окисления.подают в реактор восстановления, затем . в батарею каталитической конверсии, после чего — в печь для прокаливания при рабочих условиях, соответствующих описанным в примере 1.

В табл. 2 приведены примеры осуществления способа.

3 12910 предварительно нагревают до 250 С путем пропускания через теплообменник, затем вводят в реактор окисления. Время контакта газовой смеси с катализатором окисления 2 с (стандартное условие), и температура внутри каталитического слоя 315 С.

Эфлюент из реактора окисления содержит сероводород и двуокись серы в молярном отношении сероводорода к дву- 0 окиси серы, равном 2:1, а также

10 об.ч. на млн. свободного кислорода и парообразную серу, количество которой соответствует степени конверсии сероводорода в серу, равной 407.

Эфлюент при 315 С проходит в теплообменник, где часть его тепла используется для предварительного нагрева- щего состава, об.Ж: H S 14; СО 80; ния смеси кислорода газа и воздуха.

Охлажденный эфлюент проходит затем 20 через реактор восстановления, где он освобождается от остаточного кислорода. Время контакта катализатора восстановления с охлажденным эфлюентом

4 с. 25

Реакционную смесь, содержащую сероводород, двуокись серы и пары серы, поступающую из реактора восстановления, пропускают через конвертор, работающий в режиме регенерации, что- 30 ,бы произвести продувку катализатора, заполненного серой, содержащейся в конверторе, причем эту продувку при 300 С и времени контакта газ/

/катализатор Ь с. Газ, содержащий серу, выходит из конвертора регенерации, проходит затем через конденсатор серы, охлаждаемый парами воды, где охлаждается до 150 С и освобождается от серы, которую он содержал, 40 в результате конденсации. Охлажденный газ, который содержал сероводород и двуокись серы, а также незначительное количество-паров серы, пропускают через каталитический конвер- 45 тор, работающий в режиме реакции

Клауса, системы.каталитических конверторов, работающей при 150 С, с временем контакта газ/катализатор

-6 с для образования серы в резуль- 50 тате реакции сероводорода и двуокиси серы, причем эта сера осаждается на катализаторе.

Остаточные газы, выходящие из кбнвертора в режиме реакции Клауса, на- 55 правляют на термическое озоление, и дым, образующийся в результате озо.ления, содержащий незначительное количество двуокиси серы как единст 1291025

Таблица!

Реакция окисления

Катализатор окнсленн батый вылод ры>г содеря. свободного

i О в эФлюе те, Х молярное соотноаенне тивный серы, г ельная верхност

/г про питыв ающее соединение т(о, 12

93,3

115

FeSO<

4+0 03

FeS0 +В PtC1 Ре+Рс

2 б

93,4

2:1

1!О

TiO

1>98:1

1>99:1

2ОО

93

8(О, Cu+Pt 6+0,04

93,1

2ОО

sio, Си Ы,+

+Н,F<:Ci, гпС(38 1>96:1

1г

3,5

115

93,1

TiO

205 39

2:1

Siu, С4

93 ° 2

Сбс(, 38 1,99: 1

105

4,5! г

93 Хромнстая кислота

8 то!

205 . 38,5

Мо . 7

2:1

93,2

Молнбдат аммония

1О

93,1!

00 37 1,96: 1

Т10

ВольФрамовая кислота

Cu(3)e

1,99<1 1О

93,2

210

5,3

SiO

Со

Ni(NON), 93,2

37 1,99: 1 9

11О то, 6,5

1О

Б(.0 вь(но,) 3 г:!

93,3

1г

200

SiO

93,4

205

sio, 2:! гоо

39,5

93,4

Предлагаемый катализатор позволяет работать при температурах до 700 С без значительного снижения его активности и тем самым упрощает стадию окисления Н S за счет исключения по,2 сле охлаждения на эту стадию для снижения температуры процесса.

Формула изобретения

Способ получения серы из сероводородсодержащего газа, включающий окисление последнего кислородсодержащим газом до получения газовой смеси с соотношением Н $:SO<, равным 2:1, 15

2 при повышенной температуре в присутствии катализатора, нанесенного в количестве 3 — 12 мас.Х на нещелочной

FeSO,+Rh(NO!) Fe+Rh 5,5+0,06

FeSO,+IrC1 Fe+Ir 5,5+0,09 огнеупорный окисел, охлаждение продуктов окисления с выделением полученной элементарной серы и последующую переработку оставшейся газовой смеси по методу Клауса, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса окисления за счет возможности проведения его до 7000С,, в качестве катализатора используют соединение металла, выбранного из группы, содержащей железо, медь, цинк, кадмий, хром, молибден, вольфрам, кобальт, никель, висмут, или смесь соединения одного из указанных металлов с соединением металла из группы, включающей палладий, платину, иридий и родий, взятым в количестве 0,020,09 мас.Х в пересчете на металл.

1291025

Таблнца2

Реакция окисления бний вмход еры, i

Каталиэатор окисления ивный металл ьна е соие ркь1 содераанн

2:1

115

93,2

27

2:1

110

Fe+Pt 4+0,03

2l

92,7

Си

Cu+Pc 6+0,04

92,8

8 аОэ

СиС1 +Н РгС1

115

92,8

1,9:1

Ti0e

3 5

Zn

ZnC 1<

205

2,02: 1

810

22

92,6

Сг 4,5

105

Ti0

92,8

SiO

205

92,6

Eto

TiOe

24,5!

Вольфрамовая кислота

92,9

Si0 т

5,3

210 20

Со

92,6

29 т 10! (НОэ)г

110

6,5

23

92,7

SiOe

200

20,5

92,6

810

22,5

205

2:1

92,8

SiO

200

22,5

2,01: !

92,8

Составитель Л.Темирова

Техред М.Ходанич Корректор Т.Колб

Редактор Л.Веселовская

Заказ 7921/60 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Т10 FeSO т10 FeSO +N PtC1

Si0 Си С1

Хромовая кислота нолибдат аммония

Bi(N0 )

EeSO +Rh(NO ) FeSO,+1гс1, Fe+Rh 5,5+0,06

Ре+1г 5 5+0,09

1,98! I

1,96: 1

1,99:1

2,03: 1

1,99: 1

1,96: 1

1,98: I

2,02:1 солернани сеоболног

О е эфл!ее те, 1